陶氏超滤膜SFP2880在大唐托克托电厂

陶氏超滤膜SFP2880在大唐托克托电厂循环冷却排污水处理中的应用杨志斌1，张富礼2，薛家慧11-陶氏化学（中国）有限公司；2-华北电力设计院摘要：DOWTM SFP2880超滤膜元件具有单支膜面积大，产水水量大，产水水质好，使用寿命长，运行费用低等特点。

本文针对在大唐托克托电厂锅炉循环排污水处理扩容项目中最新投运的日产7500吨的SFP2880系统进行了介绍。

系统使用SFP2880进行设计，节省了35%的超滤膜，30%的管道连接，占地面积和化学清洗药剂。

从投运初期四个月的运行情况看，虽然进水温度和浊度波动较为剧烈，但SFP2880超滤系统运行跨膜压差和标准化透水系数都较为稳定，产水浊度较低，大于90%保持在0.1NTU之下。

由于前置超滤的保护，后续一段反渗透污染增速减慢，脱盐率优于设计要求，产水量也基本达到设计要求。

关键词：超滤；反渗透；跨膜压差；循环冷却排污水1 项目背景大唐电力托克托电厂位于内蒙古自治区呼和浩特市托克托县内。

通过四期工程建设，现已投产发电8×600MW，2×300MW（自备），托克托电厂是中国最大的火力发电基地。

目前，托克托发电厂正在筹建五期两台600MW机组，建成后托电装机总容量将达到6600MW，成为亚洲最大的火力发电基地。

托克托电厂化学制水系统总制水量为625 m3/h，仅能满足现在全厂10台机组的正常供水。

无法提供高铝粉煤灰循环利用项目所要求的除盐水的供水要求。

因此，为了保证电厂的正常供水，托电化学制水系统必须进行扩容，系统设计增加净出力为200m3/h 的除盐水制水设备，产水水质达到除盐水标准。

2 处理水源及水质电厂发电机组循环水排污水进行处理后回用作为化学水扩容工程的进水水源，该水源水量的不足部分由经过澄清、过滤处理的黄河水进行补充。

表1为进水水质情况。

其中，循环排污水的特点是高盐分，高碱度，总溶解性固体大约为3000mg/L；黄河水含有较多的泥沙，悬浮物含量比较高，达到650mg/L，总溶解性固体在1000mg/L左右。

扩容系统的产水水质目标是二氧化硅(SiO2) ≤20 mg/L，电导率 (25℃) ≤0.2 ms/cm。

3 处理流程扩容项目流程如图1所示，其中预处理采用传统的混凝沉淀加多介质过滤，核心系统采用双膜法（超滤加反渗透），反渗透的出水进入后续单元进行精处理。

超滤选用陶氏新型的SFP2880超滤组件，反渗透选用DOWTM BW30FR-365抗污染反渗透元件。

表1 进水水质Na + /mg ·L -1 Ca 2+ /mg ·L -1 Mg 2+ /mg ·L -1 Fe 3+ /mg ·L -1 Ba /mg ·L -1 Sr /mg ·L -1 Cl -/mg ·L -1 排污水 461 236 130.5 0.15 0.36 3.03 596 黄河水 153.7 78.7 43.490.050.12 1.01 198.6 SO 42- /mg ·L -1 NO 3- /mg ·L -1 HCO 3- /mg ·L -1 硬度 /mmol/·L -1碱度/mmol/·L -1pH 总硅 /mg ·L -1TSS /mg ·L -1870 24 610 10 109 9 / 215.38.012734.484.487.113.44648.5图1 扩容项目水处理流程混凝沉淀加多介质过滤主要去除原水中的大颗粒物质，胶体及部分有机物。

超滤在反渗透之前去除绝大多数的颗粒、胶体、细菌、病毒，能够有效地保护反渗透。

反渗透去除绝大多数的有机物和溶解性物质，脱除99%以上的盐分。

后续单元采用离子交换技术对反渗透产水进行精处理，最终达到出水水质要求。

4 SFP2880 及超滤系统设计4.1 SFP2880 超滤组件SFP2880是陶氏化学新型的超滤膜组件，使用偏聚氟乙烯材质，采用外压式过滤方式，采用主要特点有单支膜面积大，产水水量大，产水水质好，使用寿命长，运行费用低。

表2列出了SFP2880的详细产品信息。

4.2 大唐托克托电厂扩容系统超滤设计信息表 3 为超滤系统的设计信息。

设计通量为64LMH ，回收率大于90%。

超滤系统共使用78支SFP2880超滤组件，分成两个撬架，单套38支。

4.3 系统运行参数由于实际运行过程中收到温度变化的影响，系统的过滤通量为58LMH 。

超滤系统通过物理和化学清洗的方式维护系统的稳定运行。

其中每40分钟进行一次物理清洗，主要步骤包括气擦洗、反冲洗、正冲洗；每10天使用酸、碱、氧化剂进行一次反学加强反洗，药剂在超滤中浸泡20分钟以达到对污染物的溶解洗出。

化学离线清洗是不定期的一种清洗方式，在超滤污堵加重，物理和化学加强反洗都不能很好地使超滤的性能得到恢复的情况下，此时就必须通过高化学浓度高清洗液温度的化学离线清洗方式来恢复性能。

在初期投运的4个月内，超滤系统运行稳定，没有进行化学离线清洗，定期的物理和化学加强反洗清洗就可以使表2 SFP2880产品信息表3 SFP2880超滤系统设计信息过滤性能得到很好的的恢复。

表4 托克托电厂SFP2880超滤系统运行参数4.4 新产品新设计的优势图2、图3为使用不同产品的设计方案。

其中，图2为使用SFP2880的设计方案，图3为使用SFP2860的设计方案。

在设计条件不变的情况下，使用SFP2880来进行设计，单套装置只需38支膜元件，如使用SFP2860，单套组件数要增加到58支。

对比发现，使用SFP2880进行设计膜数量可以节省35%，同时管道连接和占地面积减少30%。

对比表5中的数据，使用SFP2880可使单套超滤装置组件内水容积减少27%，进一步计算，得出整个机架内的水容积可以减少30%左右，这就意味着在化学清洗中，组件内的化学药剂使用量可以减少30%。

图2 SFP2880设计图3 SFP2860设计表5 SFP2860和SFP2880单套超滤装置组件内水容积对比5 系统运行情况自系统10年底开始运行以来，已运行了4个月。

5.1 进水温度循环排污水经过冷却后的温度一般保持在30 ℃左右，变化范围小；但是由于混入了河水，且比例变化较大，导致了进水温度的产生比较大的波动。

由图4可以看出，进水的温度的波动范围为7.4~35.3℃，平均温度为21.6度。

进水温度对超滤膜的透水性有很大的影响。

影响参数叫做温度校正系数，以25℃作为基准值，此时的温度校正系数为1。

温度升高，膜的透水性增强；温度降低，膜的透水性降低。

在4个月的运行期内，温度校正系数在0.65~1.2之间波动。

图4超滤系统进水温度5.2超滤跨膜压差跨膜压差表示水透过膜所需要的驱动力。

如果使用相同的进水水源，在单位膜面积单位产水量的条件下，跨膜压差值越小，表明膜的透水性越好，所需驱动力越小，消耗越小。

跨膜压差的升高意味着膜污染的加重和消耗能量的增大。

图5 SFP2880超滤系统运行跨膜压差由图5可以看出，超滤系统自运行以来，在波动较大的进水水质条件下，跨膜压差一直保持较低的范围内，集中在0.3-0.6bar之间，平均值为0.44bar。

其中，1月初和2月末跨膜压差上升显著，2月初跨膜压差下降较为明显。

对比图4，导致出现这种现象主要是因为进水温度的波动。

在恒流量运行条件下，跨膜压差受进水温度的影响较大，进水温度升高时，跨膜压差降低；进水温度降低时，跨膜压差升高。

5.3 超滤运行通量和标准化透水系数运行通量表示单位面积单位时间内超滤膜的产水性能。

但实际运行中，运行通量还受到跨膜压差和水温的影响。

本超滤系统采用恒通量过滤方式。

图6表明，投运初期的四个月内，由于供水量需求的变化，实际运行平均通量为58LMH。

根据跨膜压差和温度校正参数，得出标准化透水率。

标准化透水系数就是在单位跨膜压差和标准温度下的运行通量，更能体现超滤膜的实际运行性能。

四个月的平均标准化透水率为143LMH/ bar@25℃。

虽然由于温度的影响造成标准化透水系数的波动，但总体趋势相对平缓，没有发生明显的衰减，这说明大部分污染是可逆的，没有明显的不可逆污染发生，也说明在此种水质下，当前的设计通量和清洗方法比较适合。

图6 SFP2880超滤系统运行通量及标准透水率5.4 超滤浊度去除情况超滤系统进水为多介质过滤的出水，图7表明，其浊度值较高且波动幅度大，最高接近8NTU ，平均值为1.25NTU 。

经过超滤过滤后，产水浊度得到改善，平均出水浊度为0.08NTU ；波动幅度小，其中大于90%的产水浊度能低于0.1NTU 。

5.5 超滤对后续反渗透运行的影响图8表明，由于前置SFP2880超滤系统稳定高效运行，为后置反渗透提供了运行保证。

反渗透系统在4个月的运行时间内，标准化通量和脱盐率都比较稳定，其中标准化通量平均值为20.42 LMH ，基本达到了设计要求；标准化脱盐率达到99.2%，优于99%的设计值。

在反渗透系统中，进水中的微粒，胶体及微生物对一段的污染风险相对更大，所以一般情况下一段的压降增速要大于二段。

但从图9中可以看出，在运行期间一段压降保持稳定，压降增速甚至比二段更慢，这说明前端超滤起到了充分的保护作用，微粒，胶体及微生物都得到有效的去除。

图7 SFP2880超滤系统浊度去除进水产水图8 反渗透系统运行通量及标准化脱盐率 图9反渗透系统压降6 总结本文介绍了DOWTMSFP2880超滤膜在国内最大的火力发电基地大唐托克托电厂锅炉循环排污水处理扩容项目中的应用情况。

该项目日超滤产水量为7500吨，10年底开始投运。

SFP2880超滤膜的有效膜面积达到77平方米，在同样的设计条件下，使用SFP2880进行系统设计，相比SFP2860，可以节省35%的超滤膜使用量，30%的管道连接和占地面积，化学清洗药剂。

从超滤的运行效果看，在投运初期四个月内，进水温度和浊度波动都比较剧烈，但运行跨膜压差比较稳定，平均值只有0.44bar ；透水性稳定，没有发生明显的不可逆污染，标准化平均通量为143LMH/ bar@25℃；浊度的去除稳定且效率高，产水浊度大于90%低于0.1NTU ；超滤系统的稳定运行，说明当前60LMH 的设计通量和清洗方法比较合理。

由于前置超滤的保护，后续一段反渗透污染增速减慢，运行水量达到设计要求，脱盐率优于设计要求。

Abstract ：DOWTM SFP2880 Ultrafiltration (UF) product has the characters of high active area, high permeate flow, excellent permeate quality, long life time and low operation cost. The paper introduces the newly SFP2880 system performance in the water expansion project of Datang Tuoketuo power plant. The system mainly treats cooling tower blow down and can produce 7,500 m 3 permeate every day. SFP2880 brings 35% UF modules saving as well as 30% piping, footprint and chemical savings. From the first months operation, Transmembrane pressure (TMP) and permeability are stable together with lower 0.1 NTU permeate turbidity 90% of time. Due to UF protection, the first stage reverse osmosis (RO) fouling decreases while better rejection and comparable flow are achieved than design. Keywords: UF; RO; TMP; Cooling tower blow dow标准化脱盐率标准化透盐率二段压差一段压差系统压差。